包膜尿素在不同介质中氮素释放特性研究

培养不同膜材用量的包膜尿素(CRU1,CRU2)在25℃静水及不同土壤(白浆土、黑土、黑钙土)中的释放规律,研究介质及膜材用量对包膜尿素氮素释放的影响.结果 表明:氮素释放期方面,CRU1和CRU2在25℃静水中的释放期分别为30 d和100d,在白浆土中的释放期分别为37 d和182 d,在黑土中的释放期分别为36 d和209 d,在黑钙土中的释放期分别为34 d和213 d.无机氮变化规律方面,CRU1处理下土壤中NO3-N含量呈现先平稳再升高后下降的趋势,NH4+-N含量呈现先升高后降低的趋势;CRU2处理下土壤中NO3-N、NH4+-N含量均呈现先平稳再升高后降低的趋势.相关结果表明,介质类型显著影响包膜尿素的氮素释放期,与水相比土壤中的氮素释放期明显增加,且不同土壤类型间差异显著.随着膜材用量的增加,包膜尿素的氮素释放期明显增加,同时介质中的无机氮含量变化趋势也存在差异.     

长期施肥对褐土有机碳矿化的影响

以26 a长期定位施肥试验为依托,选取其中6个具有代表性的施肥处理:N_3P_3(单施化肥)、N_3P_4M_1(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_1M_2(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_2M_3(施用化肥及低量有机肥)、M_6(单施有机肥),以不施肥为对照(CK),采用室内模拟培养试验法研究了长期施肥对褐土有机碳矿化的影响,为科学管理褐土土壤肥力提供依据。结果表明,不同施肥处理使土壤有机碳含量提升了6.28%～156.75%,以M_6处理土壤有机碳含量最高。不同处理土壤有机碳矿化速率均在培养第2天达到峰值,随后急剧下降,第4天后各处理的土壤有机碳矿化速率变化趋于一致,且培养期间各处理土壤有机碳矿化速率随培养时间的变化符合对数函数关系。培养32 d后,各处理土壤有机碳累积矿化量介于1 021.12～2 066.86 mg/kg,以M_6处理最高,较CK提高了102.41%。长期施肥处理均降低了土壤有机碳累积矿化率,以M_6处理下降最明显,与CK相比,降低了2.35%。一级动力学方程的拟合结果表明,长期施肥处理均提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以M_6提高最为显著。此外,长期施肥处理均提升了土壤有机碳库的周转速率,缩短了土壤有机碳库半周转期。综上,M_6、N_3P_4M_1、N_3P_1M_2、N_3P_2M_3处理在提高土壤有机碳累积矿化量的同时降低了其土壤有机碳累积矿化率,加强了土壤的固碳能力。单施有机肥可作为褐土培肥管理的最佳选择。     

增密减氮对嫩单18产量和氮素利用率的影响

以紧凑耐密型玉米品种嫩单18为试验材料。设置2个种植密度:60 000株/hm~2和75 000株/hm~2;设置4个施氮量:0(N0)、120 kg/hm~2(N1)、240 kg/hm~2(N2)和360 kg/hm~2(N3)。探究栽培密度与氮肥施用水平对耐密型玉米品种嫩单18单株及群体干物质积累特性、氮素转运效率、氮素利用效率、产量及其构成因素的影响。结果表明,同一种植密度条件下,氮肥施用水平对千粒重、穗粒数、产量、花后单株干物质积累量、花后群体干物质积累量和氮素利用率影响显著;增加种植密度,同一施肥水平下嫩单18的千粒重和穗粒数显著降低,花后氮素同化量对子粒的贡献率随着施氮量的增加而减少,营养器官氮素转运量对子粒的贡献率随着施氮量的增加而增加,这与低密度种植情况相反,表明高密度条件下花后营养器官氮素转运量对提高玉米产量的贡献较大。因此,根据品种特性适当增加种植密度、减少氮肥用量能够更好地协调群体与个体间的关系,提高群体的光能和养分利用效率,从而获得更高的产量。综合玉米子粒产量和氮肥利用率,嫩单18的适宜栽培模式为密度75 000株/hm~2、施氮量240 kg/hm~2。     

不同玉米品种与大豆带状复种模式氮素吸收利用分析

为科学利用大豆的生物固氮作用,筛选玉米大豆带状复种模式下最佳组合,本试验以‘大丰26’(IC1)、‘大丰30’(IC2)、‘强盛51’(IC3)及‘强盛388’(IC4)为实验材料,采用单因素随机区组长期定位试验测得各玉米品种氮素利用及产量数据。结果表明：玉米大豆带状复种模式下玉米产量及地上部生物量均表现为IC2>IC3>IC4>IC1 (P<0.05)。相比IC1、IC3及IC4处理,IC2处理下年平均氮素积累量、氮素农学利用率、氮素生理利用率及氮素偏生产率分别显著增加了10.8%、11.0%、15.3%;17.3%、32.3%、26.2%;36.8%、34.9%、30.1%;18.8%、20.6%、12.5%,而IC2处理年平均氮素收获指数较IC4处理显著降低4.6个百分点(P<0.05);此外,氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素收获指数与产量呈极显著正相关(P<0.05)。综合表明,‘大丰30’与大豆带状复种能够显著提高作物产量及氮素利用率,可作为山西省最优组合推广。     

基于高光谱和参数优化支持向量机的水稻施氮水平分类研究

为探索水稻氮素营养的快速、无损诊断方法以及构建基于高光谱技术的水稻氮素营养状况分类识别模型。本研究以 4种不同施氮水平的“中嘉早 17”水稻分蘖期顶部第三完全展开叶叶片(简称顶三叶)为研究对象，测定各叶片的可见光到近红外波段(350～ 2500 nm)内的光谱数据，对所获取的光谱数据进行平滑处理和归一化处理，以消除噪声及量纲的影响，并采用主成分分析(PCA)的方法进行数据降维至 22维，同时分别选用基于网格搜索算法、粒子群算法和遗传算法优化参数的支持向量机进行水稻氮素营养状况分类识别模型的建立。研究结果表明:1)不同施氮水平下的水稻叶片光谱反射率曲线走势大致相同，但不同施氮水平下 780～ 1 300、1 400～ 1 850及 1 900～ 2500 nm波段光谱反射率存在一定的差别；2)优化参数后的 SVM模型与默认参数下的 SVM模型相比，其训练集与测试集分类识别效果都要优于默认参数下的 SVM模型。其中，以遗传算法优化参数的 SVM模型识别分类效果最佳，训练集和测试集识别准确率分别为 99.375%、98.750%，测试集的4种施氮水平(施氮量从低到高)识别准确率分别为 100%、95%、100%和 100%。结果表明利用高光谱技术能够很好地进行水稻氮素营养状况的定性诊断研究。为快速水稻氮素营养诊断提供了一种新途径，为精确施氮提供了技术支撑和理论依据。     

不同水分条件下生物质炭对湿地土壤氮素矿化的影响

为了探明不同土壤水分条件下添加不同裂解温度和洗涤处理的生物质炭对湿地土壤氮素矿化的影响,通过720 d的室内培养法,研究了3种水分条件下(干湿交替、75%田间持水量、淹水),添加4种生物质炭(350WX:裂解温度为350℃的未洗涤生物质炭;600WX:裂解温度为600℃的未洗涤生物质炭;350X:裂解温度为350℃的洗涤生物质炭;600X:裂解温度为600℃的洗涤生物质炭)的湿地土壤矿质态氮差异特征。结果表明:与对照土壤相比,干湿交替和75%田间持水量条件下培养360 d后,添加生物质炭的土壤矿质态氮含量分别平均下降了64.62%和27.64%,氮素净矿化速率分别平均下降了82.9%和36.1%,且生物质炭对土壤氮素矿化作用的抑制率为正值;而淹水条件下,培养120 d和240 d,添加生物质炭的土壤矿质态氮含量和净矿化速率低于对照土壤,分别下降了14.93%和21.30%,且生物质炭对土壤氮素矿化作用的抑制率也为正值,但培养360 d时,高于对照土壤且平均分别增加了49.16%和176.22%,矿化作用的抑制率为负值。3种水分条件下,总体上土壤矿质态氮含量和净矿化速率均表现为添加裂解温度为350℃生物质炭的土壤大于添加裂解温度为600℃生物质炭的土壤,其中75%田间持水量条件下添加洗涤处理的生物质炭土壤大于未洗涤处理的生物质炭土壤。本研究结果表明,生物质炭施用对土壤氮素矿化抑制或促进作用受土壤水分影响,同时又深受施用时间长短、生物质炭裂解温度以及生物质炭洗涤处理的影响。     

播期对直播水稻产量、花后各器官干物质和氮素积累及转运的影响

为探究播期对直播水稻产量、花后干物质和氮素积累与转运的影响,以水稻品种白粳1号、长白9号和龙粳31号为供试材料,设置3个播期（SD1、SD2和SD3）,比较不同播期条件下3个品种的产量、抽穗期和成熟期各器官干物质及氮素积累与转运特点。3个品种抽穗期和成熟期各器官干物质及氮素积累量、抽穗至成熟期各器官干物质及氮素转运量和产量均表现为SD2>SD3>SD1。相关分析表明,产量与成熟期穗干物质及氮素积累量呈显著正相关,与叶片干物质和氮素转运量呈显著正相关。在本试验条件下,播期的推迟提高了3个品种有效穗数及结实率,进而提高了产量,同时促进了各器官物质转运量与转运率的提高。各品种SD2处理的产量及花后干物质、氮素积累量最高,SD2为适宜播期。     

尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘肃省甘南尕海则岔自然保护区内的未退化、轻度退化、中度退化及重度退化的湿地为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,应用室内矿化培养实验,分析了植被退化过程中土壤在不同土层(0～10、10～20、20～40 cm)中的有机碳矿化特征。结果表明,植被退化程度、培养时长、温度高低和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着土层加深而降低,未退化[475.74 CO2/(mgC/g)]重度退化[329.302 CO2/mgC/g)]轻度退化[291.50 CO2/(mgC/g)]中度退化[253.11 CO2/mgC/g)]。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着培养时间的变长而降低,且平均在2～6 d下降速度较快,平均在13 d左右后下降速度平缓,基本保持不变。按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约12 d)、缓慢矿化(平均约26 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。双库一级动力学方程可以较好的拟合植被退化中土壤有机碳矿化过程,不同退化程度土壤有机碳矿化量均随土层加深而降低,浅层和未退化土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力,在研究全球碳循环时应给予重视。     

温室网纹甜瓜临界氮浓度和氮营养指数模拟研究

为实现精准的氮营养诊断和指导生产,研究通过4个不同氮素水平处理的温室网纹甜瓜基质栽培试验,构建了临界氮浓度稀释曲线模型,并推导得到了氮素吸收和氮营养指数模型。结果表明:临界氮浓度稀释曲线模型(%N_c=4.235DW~(-0.353)_(max))揭示了植株地上部生物量和氮浓度值之间呈幂函数关系,决定系数R~2=0.814,同时得到最高和最低氮浓度稀释曲线,决定系数分别为R~2=0.808、R~2=0.810;氮素吸收模型和氮营养指数模型对网纹甜瓜营养诊断结果基本一致,植株适宜的氮素施用量为始瓜期前4.1g/株,之后1.3～2.7g/株。本研究提出的临界氮浓度、氮素吸收和氮营养指数模型,相较于传统的经验方法更具有机理性,可为温室网纹甜瓜的氮肥管理决策提供理论依据。     

苗期调控对晚播小麦产量及氮素利用的影响

针对冬小麦因播期推迟造成产量损失的问题,以2个不同分蘖能力的冬小麦品种中麦8号和航麦501为供试材料,研究苗期覆膜和补施氮肥对晚播小麦产量及氮素利用的影响。试验设置3个播期：10月5日适期播种（S0,对照）、10月15日适当晚播（S1）和10月25日过晚播（S2）。结果表明：随着播期推迟,小麦产量逐渐降低。晚播条件下,苗期覆膜和补施氮肥可调控冬小麦产量构成因素、农艺性状、茎蘖生长、成穗率以及氮素的吸收利用。综合而言,晚播条件下,覆膜和补施氮肥有利于提高小麦穗长、总小穗数及冬前群体数量;同时,覆膜可显著提高2个品种晚播条件下的分蘖成穗率和过晚播条件下的植株氮素积累量（PNA）及氮肥偏生产力（PFP）,增幅分别为46.4%~89.1%、12.7%~26.5%和19.5%~20.1%;补施氮肥在过晚播条件下有利于成穗率的提高,增幅为18.5%~34.7%。2种调控措施均有利于增加晚播小麦产量,增幅达1.4%~19.5%。但不同分蘖力的小麦对2种调控措施的响应存在差异。综合考虑产量及氮素利用等各方面因素,在晚播条件下,相比于补施氮肥,苗期覆膜更有利于提高晚播小麦产量,弥补晚播造成的产量损失,但在实际操作和节约生产成本方面,前者优于后者。